Rogowski Cívek + Nízkovýkonový CT (LPCT) integrované GIS širokopásmové měřicí řešení pro proud

Pozadí: V převodnících pro přenos stejnosměrného proudu, velkých elektrických obloukových pecích a jiných prostředích s výrazným harmonickým znečištěním a vysokými přechodovými jevy čelí tradiční elektromagnetické proudové transformátory (CT) uvnitř plynově izolovaného spínacího zařízení (GIS) značným výzvám: omezená frekvenční pásmo způsobuje zkreslení vysokofrekvenčních a přechodových signálů; měřicí přesnost není dostatečná pro analýzu harmonik a požadavky na ochranu; a externí agregátové jednotky (MU) zvyšují náklady a komplexitu.

Řešení: Toto řešení inovativně integruje cívek Rogowského a nízkoproudé proudové transformátory (LPCT) do obalu GIS, kombinované s lokální digitalizací, poskytující přesné měření ve všech pásmech od téměř stejnosměrného proudu až po vysoké frekvence s přímým digitálním výstupem splňujícím standard IEC 61850.

Technické výhody:

1. Fúzní technologie dvojitého snímače:
• Cívka Rogowského: Zajišťuje zachycení širokopásmových/vysokých harmonických/přechodových proudů. Absence magnetického nasycení zajišťuje lineární odezvu v extrémně širokém frekvenčním pásmu 0,1 Hz až 2 MHz, přesně zachycuje rychlé přechodové procesy v převodnících (např. selhání komutace) a vysoké harmonické až několik setkrát vygenerované obloukovými pecemi.
• Nízkoproudý CT (LPCT): Zajišťuje přesné měření a ochranu základního kmitočtu síťového proudu. Dosahuje přesnosti třídy až 0,2S, zajišťuje stabilní, spolehlivé a standardní kompatibilní měření proudu pod základním kmitočtem (50/60 Hz) a blízkými nízkými harmonickými podmínkami, splňuje požadavky na měření energie a zdroje ochranných signálů.
• Inteligentní fúze: Jednotka zpracování dat provádí inteligentní synchronizaci a kalibraci dvou signálních cest, dosahující bezproblémového spojení ve všech frekvenčních pásmách (0,1 Hz až 2 MHz), vydávající unifikovaný, vysokopřesný datový proud proudu.
2. Lokální digitalizace:
• Vzorkování: Integruje vysokovýkonné AD7606 ADC čip (16bitové rozlišení, vzorkovací frekvence 200 kSPS) přímo na straně flanče CT.
• Výstup: Digitalizovaná data jsou přenášena optickým vláknem, splňují standard protokolu IEC 61850-9-2LE, nahrazují tradiční externí agregátovou jednotku (MU).
• Výhody: Úplně eliminuje útlum, rušivé závěry a problémy s uzemněním způsobené dlouhodobým přenosem analogových signálů; významně zjednodušuje strukturu systému; zlepšuje kvalitu signálu a odolnost vůči rušivým vlivům.
3. Extrémně odolný design (klíčové zajištění spolehlivosti):
• Struktura fúzní jednotky (modul MU):
• Obal: Obal z litiny s vysokou tuhostí poskytuje mechanickou pevnost a základní elektromagnetickou štítovou vrstvu.
• Jádro štítové vrstvy: Používá Permalloy (magnetická průchodivost μ ≥ 10⁴), tvoří cestu s ultra-vysokou magnetickou průchodivostí. Schopnost tohoto materiálu štitit silné nízkofrekvenční magnetické pole daleko přesahuje schopnosti běžných hliníkových obalů nebo silničních plechů, což ho činí ideálním výběrem pro tvrdé elektromagnetické prostředí uvnitř GIS.

Aplikační scénáře:

• Převodnice pro přenos vysokého napětí stejnosměrného proudu (HVDC): Přesně měří prudké fronty vln (extrémně vysoké di/dt) a charakteristické harmonické (např. 12k±1 řády generované 12-pulsovými systémy) během přepnutí převodných ventilů, zajišťuje stabilní a efektivní fungování systému řízení a ochrany stejnosměrného proudu.
• Velké elektrické obloukové pece / válcovny a jiné impaktové zatěžování: Přesně zachycuje rychlé start/stop zatěžování, krátkozavření proudu a vygenerované širokopásmové harmonické (2. až 50. řád a více), poskytuje vysokofidelní data pro analýzu kvality energie, potlačení harmonických a reléovou ochranu.
• Chytrá přepážka: Splňuje přísné požadavky na pásma a přesnost dat proudu pro nové pokročilé aplikace jako je monitorování na základě stavu (CBM), jednotky měření fázového úhlu (PMU) a širokopásmová ochrana.

Základní výhody:

1. Ultra vysoká přesnost ve všech pásmech: Komplexní chyba striktně kontrolována v rozmezí ±0,5% v celém měřeném pásmu (0,1 Hz - 2 MHz), zároveň splňuje požadavky na přesné měření síťového proudu (třída 0,2S) a měření vysoké frekvence/přechodových jevů.
2. Průlom v omezení pásma: Ultra široké frekvenční odpovědi cívky Rogowského (0,1 Hz - 2 MHz) pokrývají složky stejnosměrného proudu, extrémně nízké harmonické až vysokofrekvenční RF rušení, nedosažitelné tradičními CT.
3. Značné úspory nákladů a místa: Eliminuje externí agregátovou jednotku (MU) a související kabeláž, instalace, snižuje celkové náklady na nákup, instalaci a údržbu systému přibližně o 30%. Hlavní struktura GIS se stává kompaktnější.
4. Silná odolnost vůči rušivým vlivům a spolehlivé fungování: Kombinace obalu z litiny a štítové vrstvy z Permalloy poskytuje vynikající elektromagnetickou ochranu, zajišťuje dlouhodobé stabilní a spolehlivé fungování v tvrdém prostředí GIS.
5. Seamlessná integrace do digitální sítě: Původní optický digitální výstup IEC 61850-9-2LE, plně kompatibilní s moderní architekturou digitální přepážky, zjednodušuje sekundární drátování.

Přehled klíčových výkonových parametrů